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Verfahren zur selbsttätigen Steuerung oder Regelung gerichteter Luftströme in Lüftungs- oder Luftstromanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur selbsttätigen Steuerung oder Regelung gerichteter Luftströme in Lüftungs- oder Luftstromanlagen, insbesondere in den unter den Bezeichnungen Luftschleier oder Luftabschlüsse bekannten Anlagen.
Bei Luftstromanlagen, wie sie beispielsweise den Eingangstüren grosser Kaufhäuser zugeordnet sind, werden Störeinflüsse durch Nachstellen der Ver- stellorgane der Anlagen von Hand ausgeglichen, wenn die Einflüsse eine so grosse Abweichung der Anlagen vom normalen Arbeiten hervorgerufen :haben, dass die Störung nicht mehr zu übersehen ist. Es kann also sein, dass die betroffene Anlage längere Zeit nur unvollkommen arbeitet, ehe ihre mangelhafte Wirkungsweise erkannt wird.
Diesem Nachteil soll durch die Erfindung begegnet werden.
Das Verfahren nach der Erfindung zur selbsttätigen Steuerung oder Regelung gerichteter Luftströme in Lüftungs- oder Luftstromanlagen, insbesondere bei Luftschleiern und Luftabschlüssen, zeichnet sich dadurch aus, dass die gerichteten Luftströme und/oder die Störeinflüsse in wenigstens einem Teil ihrer erfassbaren Grössen gemessen und diese so gewonnenen Messwerte zur Erreichung, Einhaltung oder Wiederherstellung eines vorgegebenen Strömungsverlaufes benutzt werden. Als erfassbare Grössen kommen dabei insbesondere die Druck-, Temperatur- oder Strömungsverhältnisse der zu regelnden oder steuernden Strömung selbst oder der Umgebung dieser Strömung in Betracht.
Es können aber auch physikalische Eigenschaften der die zu regelnde oder zu steuernde Strömung bildenden oder die Störeinflüsse ausübenden Medien oder die Änderung dieser Eigenschaften als erfassbare Grössen gemessen werden. Die Steuerung oder Regelung unter Ausnutzung der gewonnenen Messwerte kann durch Eingriff in die zu regelnde oder zu steuernde Strömung oder durch Verändern der äusseren geometrischen Bedingungen, wie insbesondere durch Verlagern der Ein- und Aus- strömöffnungen erfolgen. Die als Ausgangsgrössen für die Steuerung oder Regelung erforderlichen Messwerte können mit Fühlern gewonnen werden, die an sich bekannt sind.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird.
Jede der Figuren zeigt die vereinfachte Draufsicht auf eine Störströmung b und eine nach der Erfindung geregelte oder gesteuerte Strömung a. An die Stelle der Querströmung b kann auch irgendeine andere den Strom a beeinflussende Störkraft treten. Es ist gleichfalls möglich, die Figuren als Senkrechtschnitte und die mit b bezeichnete Kraft als senkrecht gerichtete Kraft bzw. Strömung aufzufassen.
Für den Fall b = 0 ist c = c die Symmetrieachse des Stromes a.
Der Strom a, der die Strömung etwa eines Luftabschlusses bildet, tritt aus einer Öffnung s mit einer Geschwindigkeit v aus und bildet die gewünschte Trennschicht, die bis zur Eintrittsöffnung e eines den Strom a aufnehmenden Rücksaugekanals reicht.
Die Öffnung e kann aber auch die Austrittsöff- nung eines einen Gegenstrom führenden Kanals sein. An Stelle der Öffnung e kann jedoch auch eine durchgehend geschlossene Wand sein, so dass der Strom a abgelenkt und gegebenenfalls aufgeteilt wird.
In dem in Fig. 1 dargestellten Fall ist kein die gewünschte und vorbestimmte Führung des Stromes a störender innerer oder äusserer Einfluss vorhanden, der dagegen in den Fällen der Fig. 2-6 durch Pfeil b
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angedeutet ist. In Fig. 1 ist also b = 0 und daher a symmetrisch zur Achse c-c.
Durch den Störeinfluss b wird der Strom a aus der in Fig. 1 gezeigten Lage in die gemäss Fig. 2 abgebogen.
Um den Einfluss der Störgrösse b auszugleichen, wird gemäss Fig. 3 die Richtung a oder werden gemäss Fig.4 die Grösse und Richtung a der Eintrittsgeschwindigkeit von a entsprechend so geändert, dass die Mitte des Stromes a an den Öffnungen s und e in der Achse c-c liegt.
Es ist auch möglich, den Einfluss von b durch Verschiebung einer der Öffnungen s oder e oder beider Öffnungen in Richtung des Pfeiles f 1 bzw. f 2 in Fig. 6 oder durch Veränderung der Strahlbreite der Öffnung s oder der Saugbreite der Öffnung e auszugleichen.
Zur Erfassung der tatsächlichen Strömung a oder ihrer Abweichung von der Sollage werden Fühler verwendet, die die Eingangswerte für die Steuerung oder Regelung liefern. Die Stellen, an denen diese Fühler räumlich angeordnet sein können, sind in den Fig. 5, 6 mit römischen Zahlen bezeichnet.
In der Anordnung gemäss Fig. 5 liegen die Fühler im Bereich der Grenzstrahlen der Strömung a an den Stellen I und III, also am Ende der Strömung a. In einer sehr einfachen Ausführungsform kann aber die Funktion der Fühler in den Messpunkten I und III durch einen Zweikomponentenfühler im Messpunkt II ausgeübt werden. Wenn die Daten der Strömung a, insbesondere ihr Geschwindigkeitsvektor, in der öff- nung s bekannt sind, kann die Kenntnis des Vektors etwa im Messpunkt 1I zur Steuerung oder Regelung von a genügen.
Der Strömungsvektor in der Öffnung s oder in deren Nähe kann aber auch durch Fühler in den Messpunkten IV und V ermittelt werden.
Die so oder in abgewandelter Kombination angeordneten Fühler liefern Messwerte, mit denen erfindungsgemäss die Strömung voreingestellt oder eventuell in Einzelstrahlen aufgeteilt werden kann.
Die Steuerung kann auch mit Messwerten erfolgen, die die Umwelteinflüsse wiedergeben und von Fühlern geliefert werden, die etwa gemäss Fig. 6 an den Mess- punkten VI, VII, VIII oder IX oder an mehreren dieser Punkte angeordnet sind. Die hier verwendeten Fühler müssen besonders strömungsempfindlich sein. Sie liegen am Anfang oder am Ende der Strömung a, und zwar nur auf einer Seite oder beiderseits der Strömung a.
Es ist auch möglich, auf Druck ansprechende Fühler zu verwenden, die die Druckverhältnisse in dem durch die Strömung a abzuschliessenden Raum und(oder ausserhalb desselben in Messwerte umsetzen. Mit solchen Werten, insbesondere mit ihrer Differenz, kann die wirksame Strömung a gesteuert werden.
Ferner können die die Steuerungseinrichtung be- einflussenden Werte Temperaturdifferenzen sein, da bei Abweichung der Strömung a aus der vorgegebenen Richtung eine Temperaturänderung an den als Temperaturfühlern ausgebildeten Fühlern etwa in den Messpunkten I und III eintritt.
Diese Art der Messung und Steuerung ist auch möglich bei einer Anordnung der Temperaturfühler in den Messpunkten VI bis IX, soweit eine Temperaturdifferenz in diesen Punkten bzw. Räumen durch die Luftstromanlage ausgeglichen wird oder eine natürliche Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Aussenluft besteht.
Weiterhin kann, namentlich bei grösseren Breiten der wirksamen Strömung, die Steuerung nach Fig. 6 durch Auflösung der Gesamtströmung in Teilstrahlen t durchgeführt werden. Das hat den Vorteil einer wesentlich geringeren Steuerenergie. Bei bekannten Lüftungsanlagen nach dem Querstrom-Prinzip, beispielsweise mit Ausblasöffnung unterhalb der Raumdecke, genügt eine Führung von Teilstrahlen im unteren Strömungsbereich, während der obere Bereich durch die Decke des Raumes selbst geführt wird. Bei Luftabschlüssen ist durchaus nicht immer eine beidseitige Abgrenzung erforderlich. Unter bestimmten Druckverhältnissen kann auch ein Teilstrahl aus der Strömungsmitte die Führung übernehmen.
Für alle vorstehend beschriebenen automatischen Steuer- oder Regelvorgänge gilt, dass sie getrennt oder gemeinsam angewendet werden können.
Die Steuer- oder Regelvorgänge können nach Bedarf auch zusammengefasst oder zeitlich etwa nach Art bekannter Schrittschaltungen zusammengefasst werden, wobei z. B. zuerst die Strahlrichtung und dann die Luftgeschwindigkeit usw. eingestellt wird.
Jedem Messpunkt oder Übertragungsglied in dem Steuer- oder Regelkreis kann eine dem Steuer- oder Regelvorgang dienende zeitliche Verzögerung oder Beschleunigung zugeordnet bzw. erteilt werden.
Es ist weiterhin möglich, die Messpunkte auch in grösserer Entfernung in einem Raum oder Gebäude oder auch ausserhalb desselben anstelle unmittelbar nahe der wirksamen Strömung anzuordnen.
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Method for automatic control or regulation of directed air flows in ventilation or air flow systems The invention relates to a method and a device for automatic control or regulation of directed air flows in ventilation or air flow systems, in particular in the systems known under the designations of air curtains or air closures.
In the case of airflow systems, such as those assigned to the entrance doors of large department stores, disruptive influences are compensated for by readjusting the adjustment elements of the systems by hand if the influences have caused the systems to deviate from normal work so much that the disturbance can no longer be overlooked is. It is therefore possible that the affected system only works imperfectly for a long time before its defective mode of operation is recognized.
This disadvantage is intended to be countered by the invention.
The method according to the invention for the automatic control or regulation of directed air flows in ventilation or air flow systems, in particular in the case of air curtains and air closures, is characterized in that the directed air flows and / or the disruptive influences are measured in at least some of their detectable quantities and thus obtained Measured values are used to achieve, maintain or restore a specified flow course. In particular, the pressure, temperature or flow conditions of the flow to be regulated or controlled or the surroundings of this flow come into consideration as detectable variables.
However, physical properties of the media that form the flow to be regulated or controlled or that exert disruptive influences or the change in these properties can be measured as measurable variables. The control or regulation using the measured values obtained can take place by intervening in the flow to be regulated or controlled or by changing the external geometrical conditions, such as in particular by moving the inflow and outflow openings. The measured values required as output variables for the control or regulation can be obtained with sensors that are known per se.
The invention is described below using exemplary embodiments, reference being made to the drawing.
Each of the figures shows the simplified plan view of a disturbance flow b and a regulated or controlled flow a according to the invention. Any other disturbing force influencing the flow a can also take the place of the cross flow b. It is also possible to interpret the figures as vertical sections and the force denoted by b as a perpendicular force or flow.
For the case b = 0, c = c is the axis of symmetry of the current a.
The flow a, which forms the flow of approximately an air seal, emerges from an opening s at a velocity v and forms the desired separating layer, which extends as far as the inlet opening e of a suction duct that receives the flow a.
The opening e can, however, also be the outlet opening of a channel carrying a countercurrent. In place of the opening e, however, there can also be a continuously closed wall, so that the current a is deflected and, if necessary, divided.
In the case shown in FIG. 1, there is no internal or external influence which interferes with the desired and predetermined guidance of the current a, which, however, is indicated by arrow b in the cases of FIGS
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is indicated. In FIG. 1, b = 0 and therefore a is symmetrical about the axis c-c.
As a result of the interference b, the current a is bent from the position shown in FIG. 1 into that shown in FIG.
In order to compensate for the influence of the disturbance variable b, the direction a according to FIG. 3 or according to FIG. 4 the size and direction a of the entry velocity of a are changed accordingly so that the center of the flow a at the openings s and e is in the axis cc lies.
It is also possible to compensate for the influence of b by shifting one of the openings s or e or both openings in the direction of the arrow f 1 or f 2 in FIG. 6 or by changing the jet width of the opening s or the suction width of the opening e.
To record the actual flow a or its deviation from the nominal position, sensors are used that supply the input values for the control or regulation. The places at which these sensors can be spatially arranged are denoted by Roman numerals in FIGS. 5 and 6.
In the arrangement according to FIG. 5, the sensors are in the region of the boundary rays of flow a at points I and III, that is to say at the end of flow a. In a very simple embodiment, however, the function of the sensors in measuring points I and III can be performed by a two-component sensor in measuring point II. If the data of the flow a, in particular its velocity vector, are known in the opening s, knowledge of the vector, for example at measuring point 11, can be sufficient for controlling or regulating a.
The flow vector in the opening s or in its vicinity can, however, also be determined by sensors in the measuring points IV and V.
The sensors arranged in this way or in a modified combination supply measured values with which, according to the invention, the flow can be preset or possibly divided into individual jets.
The control can also take place with measured values which reflect the environmental influences and are supplied by sensors which are arranged at measuring points VI, VII, VIII or IX or at several of these points according to FIG. The sensors used here must be particularly sensitive to flow. They lie at the beginning or at the end of flow a, and only on one side or on both sides of flow a.
It is also possible to use sensors which respond to pressure and convert the pressure conditions in the space to be closed off by flow a and (or outside it into measured values. With such values, in particular with their difference, the effective flow a can be controlled.
Furthermore, the values influencing the control device can be temperature differences, since if the flow a deviates from the specified direction, a temperature change occurs at the sensors designed as temperature sensors, for example at measuring points I and III.
This type of measurement and control is also possible with an arrangement of the temperature sensors in measuring points VI to IX, provided that a temperature difference in these points or rooms is compensated by the air flow system or there is a natural temperature difference between indoor and outdoor air.
In addition, especially with larger widths of the effective flow, the control according to FIG. 6 can be carried out by breaking up the total flow into partial jets t. This has the advantage of significantly lower control energy. In known ventilation systems based on the cross-flow principle, for example with a discharge opening below the ceiling, it is sufficient to guide partial jets in the lower flow area, while the upper area is guided through the ceiling of the room itself. In the case of air closures, delimitation on both sides is by no means always necessary. Under certain pressure conditions, a partial jet from the center of the flow can also take the lead.
It applies to all of the automatic control or regulation processes described above that they can be used separately or together.
The open-loop or closed-loop control processes can also be summarized as required or summarized in time, for example, in the manner of known step-by-step operations, with z. B. first the jet direction and then the air speed etc. is set.
A time delay or acceleration serving the control or regulation process can be assigned or issued to each measuring point or transmission element in the control or regulating circuit.
It is also possible to arrange the measuring points at a greater distance in a room or building or also outside of it instead of in the immediate vicinity of the effective flow.